可調(diào)式人機(jī)驗證模型的應(yīng)用

胡建偉

（北京汽車研究總院有限公司）

對于一款汽車產(chǎn)品而言，其乘員艙的布置情況能否滿足甚至超越目標(biāo)客戶或市場定位的需求，是至關(guān)重要的[1]。而相應(yīng)的，這種對于乘坐的“需求”，包含大量的主觀因素，如乘坐是否舒適、駕駛操作是否方便等，這些因素是難以通過簡單的客觀指標(biāo)設(shè)定來評價的，這就要求企業(yè)在汽車產(chǎn)品的研發(fā)過程中，加入一定的主觀測評環(huán)節(jié)，來確定產(chǎn)品的人機(jī)布置設(shè)計指標(biāo)是否滿足其市場定位[2]。文章通過可調(diào)式人機(jī)驗證模型的應(yīng)用研究，實現(xiàn)了對前期指標(biāo)的主觀評價，并解決了指標(biāo)設(shè)計上存在的問題，達(dá)到了預(yù)期效果。

1　人機(jī)工程主觀評價方案

對于一般的主觀評價來說，需根據(jù)實際情況制定主要評價內(nèi)容，并形成詳細(xì)的評價內(nèi)容表格，確定有效的評價標(biāo)準(zhǔn)，選擇具有一定經(jīng)驗的人員，來進(jìn)行樣車實車人機(jī)主觀評價[3]。

1.1　制定主觀評價內(nèi)容

對于最終主觀評價內(nèi)容，需要根據(jù)可調(diào)式人機(jī)驗證模型的主要功能來確定。處于前期概念設(shè)計階段的人機(jī)驗證模型，應(yīng)對主要的、關(guān)鍵的人機(jī)布置指標(biāo)進(jìn)行驗證，包括乘員乘坐空間的評估、駕駛員視野及操作方便性評估、上下車便利性評估等。

而對于以上這些評價方面，也需要進(jìn)行細(xì)化和細(xì)分，轉(zhuǎn)化為第2層面可以操作的具體評價項目[4]，如表1所示。

表1　人機(jī)主觀評價內(nèi)容

表1示出主要評價項目及其細(xì)分項目，評價時應(yīng)從這些方面出發(fā)，對每一項內(nèi)容進(jìn)行主觀評價，并給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。

1.2　確定評價標(biāo)準(zhǔn)

對于主觀評價項目，一般的評價方式是打分制，因此，針對本項目人機(jī)驗證模型的評價內(nèi)容也采用打分制[5]，滿分為10分。表2示出基本的評價標(biāo)準(zhǔn)。

表2　人機(jī)驗證模型主觀評價評分標(biāo)準(zhǔn)

在所有評價人員評價完成后，可按照公式求得評價項的平均分?jǐn)?shù)值（Ui）：

式中：Pik——第k名評價人員對所評價項目的評價分值；

n——評價人員的總數(shù)[6]。

2　可調(diào)式人機(jī)驗證模型的應(yīng)用

2.1　初期準(zhǔn)備工作

根據(jù)前期定義的項目主要人機(jī)指標(biāo)及主要機(jī)構(gòu)布置方案，在進(jìn)行主觀評價之前，需在驗證模型上將主要參數(shù)及主要機(jī)構(gòu)的布置進(jìn)行體現(xiàn)。其中，主要的零部件包括座椅、轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管柱、油門踏板、制動踏板、組合儀表及換擋操縱機(jī)構(gòu)等，可采用沿用現(xiàn)有車型或借用標(biāo)桿樣車的方式獲得[7]，圖1示出主要安裝件都已安裝到位的驗證模型。

圖1　裝配完成的可調(diào)式人機(jī)驗證模型

2.2　驗證模型調(diào)試

主要結(jié)構(gòu)件安裝完畢后，需要將整個人機(jī)驗證模型的可調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整到設(shè)計零點，且保證此時的主要設(shè)計指標(biāo)均達(dá)到初期設(shè)定的目標(biāo)值，然后才能進(jìn)行下一步驗證，以保證最終評價結(jié)果是對設(shè)計指標(biāo)的準(zhǔn)確驗證。驗證模型所有可調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上均設(shè)計有刻度尺及設(shè)計位置標(biāo)線，一般情況下將刻度尺零刻度線與紅色設(shè)計位置標(biāo)線對齊，即表示驗證模型可調(diào)部分位于設(shè)計位置狀態(tài)。以門護(hù)板結(jié)構(gòu)調(diào)整為例，如圖2所示。順時針旋轉(zhuǎn)手柄，門護(hù)板向車內(nèi)移動；逆時針旋轉(zhuǎn)手柄，門護(hù)板向車外移動；手柄轉(zhuǎn)1周，門護(hù)板移動的直線距離為5 mm。紅色標(biāo)線指示初始設(shè)計位置，調(diào)整手柄刻度零線與紅色標(biāo)線對齊，表示門護(hù)板此時處在設(shè)計基準(zhǔn)位置。

圖2　人機(jī)驗證模型門護(hù)板調(diào)整示意圖

3　主觀評價

3.1　確定參加主觀評價的人員

對于執(zhí)行主觀評價的人員的選定，基本要求為：1）要求評價人員的駕駛經(jīng)驗豐富，并參與過一定數(shù)量的主觀評價；2）評價人員的組成應(yīng)該覆蓋一定范圍的身高比例，并達(dá)到一定的男女比例和胖瘦比例；3）評價人員應(yīng)該既包含對汽車熟悉的專家，也包含一般的消費者[8]。

3.2　執(zhí)行主觀評價

做好初期準(zhǔn)備工作后，即可開始進(jìn)行主觀評價，填寫評價得分及備注說明，評價完成后統(tǒng)一將評價表格交組織者處匯總。文章結(jié)合實際的現(xiàn)場評價照片，對部分評價內(nèi)容的操作進(jìn)行說明。

圖3示出組合儀表視野評價圖。針對此項內(nèi)容進(jìn)行評價時，評價人員應(yīng)覆蓋一定的身高范圍，同時應(yīng)充分考慮轉(zhuǎn)向管柱和座椅的調(diào)節(jié)量，才能夠全面地對組合儀表的可視性進(jìn)行評價。評價完成后，需對組合儀表視野方面的性能進(jìn)行打分，并將存在的問題進(jìn)行記錄說明。本項目實際評價中，組合儀表視野基本滿足布置要求，沒有特殊的遮擋。

圖3　組合儀表視野的主觀評價

圖4示出對制動踏板和加速踏板操縱方便性及間隙進(jìn)行主觀評價時的情況。在進(jìn)行踏板組操作性主觀評價時，也應(yīng)考慮諸多因素，比如加速踏板和制動踏板的高度差是否合適、2個踏板的間隙是否合理、腳部由加速踏板切換到制動踏板時是否舒適、操作時腳步空間是否足夠、相應(yīng)的踏板力和踏板行程是否滿足要求等。

圖4　踏板組操作方便性的主觀評價

圖5示出對前排上車扶手方便性進(jìn)行主觀評價的情況。由于本項目車型屬于全尺寸SUV系列，整車尺寸偏大，因此上下車時需要設(shè)計相應(yīng)的上下車扶手，以提高上下車便利性。在進(jìn)行上下車便利性主觀評價時，應(yīng)對上下車扶手方便性一并進(jìn)行評價。圖5中扶手設(shè)計比較靠里，經(jīng)過評價，實際使用中會比較容易剮蹭到使用者的手背，基本上所有評價人員都對此問題進(jìn)行了描述，因此這也是設(shè)計人員需要改進(jìn)的問題之一。

圖5　上車扶手方便性的主觀評價

圖6示出對后排乘坐舒適性及乘坐空間進(jìn)行主觀評價的情況。不論是對于前排乘員還是后排乘員，均需要同時評價坐姿的舒適性以及相應(yīng)的乘坐空間。對于大型SUV來說，后排的乘坐空間和舒適性更為重要。在圖6所示的設(shè)計中，后排的坐姿保證了關(guān)節(jié)的舒適角度，相應(yīng)空間尺寸都做了最大化的考慮，在實際評價中也得到了一致的認(rèn)可，乘坐非常舒適。

圖6　后排乘坐舒適性的主觀評價

3.3　處理評價結(jié)果

所有評價人員評價結(jié)束后，將這些評價結(jié)果收集匯總，對每一項評價內(nèi)容的得分進(jìn)行統(tǒng)計計算，并做出圖表進(jìn)行分析；將普遍存在的項目記錄問題進(jìn)行說明和描述，并提出應(yīng)對方案。

評價完成后，每位評價人員將已完成的驗證項目每一項的評價分?jǐn)?shù)值填到評價表格中，按公式計算出平均值，可以通過雷達(dá)圖的形式，更加直觀地反映出評價結(jié)果。以前排空間和進(jìn)出便利性問題為例，圖7示出對這兩方面內(nèi)容的評價統(tǒng)計結(jié)果。

圖7　汽車前排空間進(jìn)出便利性評價結(jié)果雷達(dá)圖

由初步評價結(jié)果可以看出，上車扶手方便性存在一定問題，綜合評分較低，只有5.5分。通過查看匯總后的評價記錄，可以歸納總結(jié)出存在的主要問題為上車扶手位置靠里，上車使用扶手時A柱內(nèi)側(cè)會剮蹭手背。

3.4　模型修正后再次評價

主觀評價完成后，需根據(jù)主觀評價中提出的一系列整改方案，對人機(jī)驗證模型進(jìn)行整改調(diào)整，并進(jìn)行再次評價驗證，確認(rèn)整改項是否到位。

以上車扶手方便性問題為例，經(jīng)過設(shè)計人員分析，需將前門上車扶手的位置稍微向A柱的外側(cè)移動，以防止使用時剮蹭手背，調(diào)整方案，如圖8所示。經(jīng)調(diào)整和進(jìn)一步驗證，解決了目前設(shè)計上存在的問題，達(dá)到了預(yù)期效果。

圖8　上車扶手的調(diào)整方案

4　結(jié)論

應(yīng)用可調(diào)式人機(jī)驗證模型，在產(chǎn)品設(shè)計初期只需要制作簡易的模型，搭載相應(yīng)的主要零部件系統(tǒng)，便可對整個產(chǎn)品主要人機(jī)設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行分析驗證，并且可以方便地更改驗證模型結(jié)構(gòu)和調(diào)整設(shè)計指標(biāo)，大大減少產(chǎn)品研發(fā)過程中由于設(shè)計變更而產(chǎn)生的時間和成本浪費，具有很好的實用價值。限于時間和成本的限制，文章所完成的可調(diào)式人機(jī)空間驗證模型驗證項目有限，評價驗證體系也不夠完善，在后續(xù)的開發(fā)中還應(yīng)進(jìn)行繼續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)。

對于模型后續(xù)應(yīng)用的深入研究，應(yīng)大力培養(yǎng)汽車人機(jī)工程主觀評價專業(yè)人員，并逐步完善人機(jī)工程主觀評價體系，使得評價結(jié)果更具權(quán)威性，對設(shè)計指標(biāo)的指導(dǎo)意義更強(qiáng)。